JP4644832B2 - Rotating electrical machine - Google Patents

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Description

【技術分野】
【0001】
本発明は、電動機(モータ)などの回転電気機械に関する。特に、磁気力で回転子(ロータ)を支持して、ベアリングなどの機械的な軸受を不要とする、いわゆるベアリングレス回転機に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、工作機械、ターボ分子ポンプ、又はフライホイールなどで用いられる回転電気機械の一つである電動機(モータ)について高速化及び高出力化の要求が高まっており、このようなモータでは軸受における速度限界及び保守などの問題を解決するため、いわゆる磁気軸受が適用されることがある。
【0003】
磁気軸受を用いた回転電気機械はベアリングレス回転機と呼ばれており、このようなベアリングレス回転機において、磁気軸受機能とモータ機能とを、一つの回転電気機械で実現しようとしたものがある。例えば、深尾正(2003年電気学会会長、東工大名誉教授)、千葉明(東京理科大学教授)「ベアリングレスモータ」電気学会誌解説 vol.117、No.9、PP.612−615、1997にその解説があり、又、単行本A.Chiba, T.Fukao, O.Ichikawa, M.Oshima, M.Takemoto and D.G.Dorrell, “Magnetic Bearings and Bearingless Drives”, Elsevier Newnes Press, ISBN0−7506−5727−8, 2005などにその記載がある。
【0004】
上述の文献に記載のベアリングレス回転機では、径方向のx及びyの2軸方向の電磁力と、回転するためのトルクとを発生するものであり、トルクを発生するため、電動機と同様に3相巻線が施され、更に、径方向の電磁力を発生するため別の巻線群を必要としている(この別の巻線群は支持巻線と呼ばれる)。そして、ベアリングレス回転機はベアリング機能を磁気的実現するものである(言い換えると、回転電気機械の主軸の制振機能を実現するものである)。
【0005】
このようなベアリングレス回転機は半導体製造装置用ポンプにその利用が拡大しつつある。半導体製造装置用ポンプにベアリングレス回転機を利用した際には、通常の回転機と比較すると回転子と固定子のギャップ長が大きく設計され、トルク及び磁気的な支持力とも低下する傾向にある。
【0006】
つまり、ケミカルプラントなどで用いるベアリングレス回転機においては、固定子と回転子の表面を隔壁で覆う必要があり、更に、化学的耐性を保持するため、隔壁をテフロン(登録商標)樹脂などで作成する必要がある。このため、不可避的に固定子鉄心と回転子鉄心との間の磁気的ギャップ長を大きくする必要がある。
【0007】
更に、ベアリングレス回転機には永久磁石が用いられているため、電源オフの際の偏心時における吸引力が大きい。このため、永久磁石の吸引力より大きな能動的な(磁気的な)支持力を発生して始動する必要がある。このように、ベアリングレス回転機においては、ギャップ長が大きいため、磁気的な支持力を増加させる必要がある。
【0008】
一方、発明者らは大きな磁気的支持力を有するベアリングレス回転機として、特許文献1に記載のものを提案した。図15は、特許文献1に記載のベアリングレス回転機を示す図である。図15において、ベアリングレス回転機は、回転軸(主軸)11を有し、回転軸11には同軸的に2基の回転子12a・12bが装着されている。
【0009】
図15において、回転子12aにおける突部13aと凹部13bとの繰り返し周期は、回転子12bにおける突部14aと凹部14bとの繰り返し周期と半ピッチ相違している。2基の回転子12a・12bの外側には、それぞれ2基の回転子12a・12bを囲むようにして、2つの固定子15a・15bが配設されている。
【0010】
2つの固定子15a・15bには、電流制御器16により制御された電流が与えられる径方向力発生用巻線と、トルク用の電流制御器17によって制御された電流が与えられるトルク発生用巻線とが設けられている。固定子15aと固定子15bとの間には、起磁力発生手段として用いられる巻線18が装着されている。そして、巻線18には、直流が印加されて2基の回転子12a・12bを軸方向に励磁する。
【0011】
2基の回転子12a・12bと2つの固定子15a・5bとを、回転子を軸方向に励磁する巻線18を挟んで軸方向に縦列に配置した際には、2つの固定子15a・15bの磁性体(固定子鉄心)の外周部分同士を磁気的に結ぶ磁性体のケーシング19などを配設することが望ましい。なお、巻線18と2つの固定子鉄心の外周を結ぶケーシング19の代わりに、永久磁石などを配置してもよい。
【0012】
2基の回転子12a・12bには、それぞれ周方向に沿って所定の間隔で永久磁石20a・20bが装着されている。図15では、回転子12aにおける永久磁石20aの外面の極性を全てN極とし、回転子12bにおける永久磁石20bの外面の極性を全てS極とする。そして、2基の回転子12a・12bにおいて、永久磁石20a・20bの各磁極は、互いに半ピッチずらして配置されている。例えば、2基の回転子12a・12bの磁極数をそれぞれ8極とすれば、永久磁石20a・20bが配置される円周方向の位置は、機械的な角度で45度異なることになる。
【0013】
図15に示されたベアリングレス回転機では、2基の回転子12a・12bの径方向合計4軸の変位を径方向位置検出器21a及び21bによって用いて検出する。一組の径方向位置検出器21a・21bから出力される位置データは、位置制御器23に入力される。位置制御器23は、位置データが示す回転子の径方向の変位を位置指令値と比較して、2基の回転子12a・12bを位置指令値で示す位置に是正するため、径方向力発生用巻線22の電流値を演算する。
【0014】
なお、図15においては、2基の回転子のうち、一方の径方向2軸分の位置制御装置のみが示されており、他方の回転子の径方向2軸分の位置制御装置は省略されている。
【0015】
又、回転軸11にロータリーエンコーダなど回転角度を検出する回転角度検出器24、及び回転速度を検出する回転速度検出器25を取り付け、電動機制御器26にフィードバックして同期電動機として駆動する。上述のベアリングレス回転機を駆動する際には、2つの固定子の間に配置した2基の回転子12a・12bを軸方向に励磁する巻線18を用いて、回転子の鉄心磁極部分の磁束を変化させる。これによって、トルク発生用巻線の誘導起電力及び力率などを調整し、回転子の径方向4軸方向を非接触で支持するとともに、トルクを発生する。
【特許文献1】
特開平10−150755号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0016】
ところで、特許文献1に記載のベアリングレス回転機においては、電流の割に大きな磁気的支持力が発生すること、及び制御の際回転角度の検出が不要なことなどの利点があるものの、前述したように、回転子のギャップ長が大きく、そして、このギャップ長が長くなると十分な磁気的支持力が得られなくなってしまう。加えて、磁気的支持力が十分でないと、この磁気的支持力が回転子の回転角度に依存するため、回転角度の検出が不要という点も損なわれてしまうという問題がある。
【0017】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、回転子のギャップ長が大きい場合においても、十分な軸支持力(磁気的支持力)を得ることのできる回転電気機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0018】
(1) 回転子と、固定子と、を備える回転電気機械であって、前記回転子は、トルク又はトルクと支持力を発生する第1回転子部と、支持力を発生する第2回転子部と、を有し、前記固定子は、前記回転子に対して径方向に向かう力とトルクを発生させる起磁力発生手段を備え、前記第1回転子部及び前記第2回転子部は、タンデムに配列されていることを特徴とする回転電気機械。
【0019】
(2) 前記第1回転子部は、第1回転子鉄心と、この第1回転子鉄心に装着された永久磁石又は誘導電流が流れる誘導導体と、を有し、前記第2回転子部は、第2回転子鉄心を有することを特徴とする(1)記載の回転電気機械。
【0020】
(3) 前記第1回転子部は、コンシクエントポール構造であることを特徴とする(2)記載の回転電気機械。
【0021】
(4) 前記第1回転子部における前記永久磁石を複数備え、前記第1回転子鉄心は、円筒形状であり、前記第1回転子鉄心の表面又は内側に前記永久磁石が装着され、互いに隣接する前記永久磁石の径方向の外側面は異なる磁極であることを特徴とする(2)記載の回転電気機械。
【0022】
(5) 前記固定子は、第1固定子鉄心及び第2固定子鉄心を備え、前記回転子は、前記第1固定子鉄心及び前記第2固定子鉄心にそれぞれ対応する第1回転子及び第2回転子を備え、前記第1回転子及び前記第2回転子は、前記第1回転子部及び前記第2回転子部をそれぞれ有し、前記第1固定子鉄心と前記第2固定子鉄心との間、及び前記第1回転子と前記第2回転子との間には、少なくとも一方に軸方向に磁束を発生する磁束発生部を配置していることを特徴とする(1)から(4)のいずれかに記載の回転電気機械。
【0023】
(6) 前記第1回転子及び前記第2回転子の軸方向の厚さは、それぞれ前記第1固定子鉄心及び前記第2固定子鉄心の軸方向の厚さよりも厚いことを特徴とする(5)記載の回転電気機械。
【0024】
(7) 前記固定子は、第1固定子鉄心及び第2固定子鉄心を備え、前記回転子は、前記第1固定子鉄心及び前記第2固定子鉄心にそれぞれ対応する第1回転子及び第2回転子を備え、前記第1回転子は、前記第1回転子部及び前記第2回転子部を有し、前記第2回転子は、前記第2回転子部を有し、前記第1固定子鉄心と前記第2固定子鉄心との間、及び前記第1回転子と前記第2回転子との間には、少なくとも一方に軸方向に磁束を発生する磁束発生部を配置していることを特徴とする(1)から(4)のいずれかに記載の回転電気機械。
【0025】
(8) 前記第2固定子鉄心の軸方向の厚さは、前記第2回転子の軸方向の厚さよりも厚いことを特徴とする(7)記載の回転電気機械。
【0026】
(9) 前記第1回転子の軸方向の厚さは、前記第2回転子の軸方向の厚さよりも厚いことを特徴とする(8)記載の回転電気機械。
【0027】
(10) 前記第1回転子の前記第1回転子部には、第1鉄心突極部と永久磁石が装着される第1鉄心凹部とが交互に均等に分割配置され、前記第2回転子の前記第1回転子部には、第2鉄心突極部と永久磁石が装着される第2鉄心凹部とが交互に均等に分割配置され、前記第1鉄心突極部と前記第1鉄心凹部とは、繰り返す第1周期を有し、前記第2鉄心突極部と前記第2鉄心凹部とは、前記第1周期と同じに繰り返す第2周期を有し、前記第1回転子と前記第2回転子とは、前記第1周期の位相と前記第2周期の位相と重なるように、又は相互の位相が僅かにずれるように配置されていることを特徴とする(5)記載の回転電気機械。
【0028】
(11) 前記回転子が前記固定子の外部に構成されるアウターロータ構造を含み、前記回転子が前記固定子の内部に構成されるインナーロータ構造を含み、前記固定子と前記回転子とが対面するディスク型構造を含むことを特徴とする(1)から(9)のいずれかに記載の回転電気機械。
【発明の効果】
【0029】
(1)の発明による回転電気機械は、回転子が軸支持力を効果的に発生する第2回転子部を有しているので、駆動電流に対して軸支持力を大きくでき、更に、軸支持力の角度脈動を小さくできる。この結果、回転子のギャップ長が大きい場合においても、十分な軸支持力(磁気的支持力)を得ることができるという効果がある。
【0030】
(2)の発明による回転電気機械は、第1回転子部が第1回転子鉄心と第1回転子鉄心に装着された永久磁石又は誘導電流が流れる誘導導体とを有し、第2回転子部は第2回転子鉄心を有しているので、第1回転子部によって効果的にトルクを発生させ、第2回転子部によって軸支持力を効果的に発生できるという効果がある。
【0031】
(3)の発明による回転電気機械は、第1回転子部がコンシクエントポール構造であるので、トルク及び軸支持力も効果的に発生できるという効果がある。
【0032】
(4)の発明による回転電気機械は、第1回転子部には永久磁石が複数備えられ、第1回転子鉄心を円筒形状として、第1回転子鉄心の又は内側に永久磁石を装着して、互いに隣接する永久磁石の径方向外側面を異なる磁極とするようにしたので、第1回転子部はトルクのみを発生し、第2回転子部によって軸支持力を得ることができるという効果がある。
【0033】
(5)の発明による回転電気機械は、固定子が第1及び第2固定子鉄心を備え、前記回転子は、第1及び第2固定子鉄心に対応する第1及び第2回転子を備え、第1及び第2回転子の各々が第1及び第2回転子部を有し、第1固定子鉄心と第2固定子鉄心との間、及び第1回転子と第2回転子との間には、少なくとも一方に軸方向に磁束を発生する磁束発生部を配置しているので、第1及び第2回転子部によってそれぞれ径方向(ラジアル方向)2軸を能動的に制御できるという効果がある。
【0034】
(6)の発明による回転電気機械は、第1及び第2回転子の軸方向の厚さを、それぞれ第1及び第2固定子鉄心の軸方向の厚さよりも厚くしたので、ギャップ長が大きい場合に軸方向にフリンジング磁束が多く発生しても、第1及び第2回転子部の厚さ(軸長)が長いからフリンジング磁束を有効に利用してトルク及び軸支持力を発生できるという効果がある。
【0035】
(7)の発明による回転電気機械は、固定子が第1及び第2固定子鉄心を備え、前記回転子は、第1及び第2固定子鉄心に対応する第1回転子及び第2回転子を備え、第1回転子は第1及び第2回転子部を有し、第2回転子は第2回転子部を有し、第1固定子鉄心と第2固定子鉄心との間、及び第1回転子と第2回転子との間には、少なくとも一方に軸方向に磁束を発生する磁束発生部を配置しているので、径方向ばかりでなく、スラスト方向へ制御できるという効果がある。
【0036】
(8)の発明による回転電気機械は、第2固定子鉄心の軸方向の厚さを第2回転子の軸方向の厚さよりも厚くしたので、スラスト方向への変位を制動できるという効果がある。
【0037】
(9)の発明による回転電気機械は、第1回転子の軸方向の厚さを第2回転子の軸方向の厚さよりも厚くしたので、トルクを効果的に発生し、かつスラスト方向への変位を制動できるという効果がある。
【0038】
(10)の発明による回転電気機械は、第1回転子の位相と第2回転子の位相とが重なるように配置しているので、第1及び第2回転子部によってそれぞれ径方向(ラジアル方向)2軸を能動的に制御できるという効果に加え、相互の位相を僅かにずらして配置することにより、脈動を低減する効果がある。
【0039】
(1)の発明による回転電気機械は、回転子が固定子の外部に構成されるアウターロータ構造を含み、回転子が固定子の内部に構成されるインナーロータ構造を含み、固定子と回転子とが対面するディスク型構造を含んでいるので、適用範囲が広いという効果がある。
【0040】
本発明による回転電気機械は、ギャップ長が大きくても十分な軸支持力を発生することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】本発明の一実施の形態によるベアリングレスモータで用いられる回転子の一例を示す斜視図である。
【図2】前記実施の形態による回転子の縦断面図である。
【図3】本発明によるベアリングレスモータの軸支持力の発生原理を説明する構成図である。
【図4】本発明によるベアリングレスモータの軸支持力の発生原理を説明する構成図である。
【図5】本発明の実施の形態による回転電気機械の一例であるベアリングレスモータに用いられる回転子の構造の他の例を示す斜視図である。
【図6】本発明の実施の形態による回転電気機械の一例であるベアリングレスモータにおける4軸能動制御を示す図である。
【図7】図6の変形例を示す縦断面図である。
【図8】図7において回転軸の変位制動を説明するための縦断面図である。
【図9】本発明の実施の形態による回転電気機械の一例であるベアリングレスモータにおける固定子鉄心歯と永久磁石との配置の第1の例を示す図である。
【図10】本発明の実施の形態による回転電気機械の一例であるベアリングレスモータにおける固定子鉄心歯と永久磁石との配置の第2の例を示す図である。
【図11】本発明の実施の形態による回転電気機械の一例であるベアリングレスモータにおける固定子鉄心歯と永久磁石との配置の第3の例を示す図である。
【図12】本発明の実施の形態による回転電気機械の一例であるベアリングレスモータにおける固定子鉄心歯と永久磁石との配置の第4の例を示す図である。
【図13】図6で示された2基の回転子を備える回転子とは異なる構成を有する2基の回転子を備える回転子の他の例を示す斜視図である。
【図14】図13に示された回転子を用いた本発明の実施の形態による回転電気機械の一例であるベアリングレス回転機の斜視図であり、鉄心突極部を断面で示している。
【図15】従来のベアリングレスモータを説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【0042】
11 回転軸(主軸)
31・41・81 回転子
32・42・55 第1回転子部
33・56・61 第2回転子部
32a・42a 回転子鉄心
32b・42b・72 永久磁石
32c 鉄心突極部
32d 回転子ヨーク
32e 鉄心凹部
51 第1回転子
52 第2回転子
53 第1固定子鉄心
53a・54a 固定子巻線
54・62 第2固定子鉄心
73 固定子
57 回転子間の永久磁石
58・82 固定子間の永久磁石
【発明を実施するための形態】
【0043】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態による回転電気機械の一例であるベアリングレスモータについて説明する。ここでは、回転子の構成が図15で説明した2基の回転子12a・12bと異なるため、回転子を参照番号31で表す。なお、ブラシレスモータ全体の構成は、図15と同様であるので説明を省略する。
【0044】
図1は、本発明の一実施の形態によるベアリングレスモータで用いられる回転子31の一例を示す斜視図であり、図2は、図1で示された回転子31の縦断面図である。図1及び図2において、回転子31は、第1及び第2回転子部32・33を有しており、第1及び第2回転子部32・33が同軸的に配置され、その中心に回転軸(主軸)11が挿通されている。第1及び第2回転子部32・33は、回転軸11にタンデムに配列されている(なお、図1においては、回転軸11は省略されている)。
【0045】
図1において、第1回転子部32は、回転子鉄心32aの周方向に沿って所定の間隔で装着された永久磁石32bを有している。図1の実施形態では、4つの永久磁石32bが装着されている。図1の実施形態では、永久磁石32bの外面の極性を全てN極としている。回転子鉄心32aは、例えば、突極状に打ち抜いたケイ素鋼板を積層しており、回転子鉄心32aに形成された凹部に永久磁石32bが固定されている。前述したように、永久磁石32bの着磁方向は全て外側(外面)が同極(図1の例ではN極)である。
【0046】
この結果、永久磁石32bの外側から磁束が発生し、空隙を介して固定子(図示せず)を通り、再び空隙を通って、回転子鉄心32aの一部である鉄心突極部32cに戻り、更に回転子鉄心32aの一部である回転子ヨーク32dを通って永久磁石32bの内側に戻る。
[0047]
このため、鉄心突極部32cは、永久磁石32bと反対極(この場合S極)に着磁され、8極の回転子を構成することになる(このような回転子はコンシクエントポール型と呼ばれる。つまり、図示の例では、第1回転子部32はコンシクエントポール型回転子である)。そして、固定子に設けられた8極の電動機巻線(トルク発生用巻線)との相互作用によりトルクを発生する。更に、固定子に設けられた2極の軸支持巻線(径方向力発生用巻線)との相互作用により径方向力(軸支持力)を発生する。つまり、固定子は、回転子31に対して径方向に向かう力とトルクを発生させる起磁力発生手段となる電動機巻線及び軸支持巻線を備えている。
[0048]
次に、図3及び図4を参照して、第1回転子部32における軸支持力の発生原理について説明すると、回転角度θ=0degでトルクを発生せず無負荷で運転した状態を示す図3において、永久磁石32bによる極界磁磁束Ψ8mと2極軸支持巻線Ns2β1に電流is2β1を流すことによって、軸支持磁束Ψs2β1が発生する。Ψs2β1は磁気抵抗の小さな磁石間鉄心部を通って、回転子下側から上側へ抜ける。
[0049]
その結果,回転子上側の空隙ではΨ8mとΨs2β1が互いに強め合い、下側の空隙では互いに弱め合うことになり、回転子(第1回転子部32)には磁束の疎から密の方向であるβ軸正方向に軸支持力Fβが発生する。
【0050】
又,回転角度θ=45degである図4においても同様に,Ns2β1に等しい大きさの電流is2β1を流すと、β軸正方向に等しい大きさの軸支持力Fβが発生する。したがって、軸支持力は回転角度θによらず一定となり、直流電流で制御することができる。なお後述するように厳密には軸支持力F β は回転子の回転に伴って僅かながら脈動する。
[0051]
ところで、第1回転子部32、つまり、コンシクエントポール型回転子では、永久磁石32bによる磁極と、鉄心極とが存在するため、実際には、回転子の回転に伴って発生する軸支持力(磁気的支持力)の大きさ及び方向が脈動し、更に、鉄心極だけが軸支持力(磁気的支持力)を発生するため、軸支持力が低下してしまう。
[0052]
このため、図示の例では、軸支持力を良好にするため、第1回転子部32に続けて第2回転子部33が回転軸11に挿通されている。第2回転子部33は、支持力発生用回転子であり、第1回転子部32の軸長(軸方向厚さ)をL1、第2回転子部33の軸長をL2とすると、L1>L2である。ここでは、第1回転子部32をトルク発生用回転子と呼ぶこともあるが、前述のように、第1回転子部32はコンシクエントポール型回転子であるのでトルクを発生するだけでなく、支持力も発生する。
【0053】
第2回転子部33は、固定子に巻回された径方向力発生用巻線(軸支持巻線)又は支持力・トルク発生兼用巻線などに流れる電流との相互作用により電磁力を発生する。第1回転子部32がコンシクエントポール型又はホモポーラ型である際、例えば、第2回転子部33として、円盤状のケイ素鋼板を軸方向に積層して円筒形状とした回転子が用いられる。そして、第2回転子部33は永久磁石32b又は界磁巻線などによって、第1回転子部32の鉄心極と同極に励磁される。図示の例では、第2回転子部33はS極に励磁される。
【0054】
この結果、前述した第1回転子部32で説明した支持力発生原理と同様にして第2回転子部33は軸支持力を発生する。この軸支持力は第2回転子部33が円筒形状である結果、電磁力の大きさ及び方向が脈動しない。更に、第2回転子部33には永久磁石が存在しない結果、円筒形状の全てが軸支持力発生に貢献し、軸支持力を良好にできる。つまり、ギャップ長が大きくても十分な軸支持力を得ることができる。
【0055】
言い換えると、第2回転子部33においては、永久磁石が存在しないため、トルクは発生しないけれども、軸支持力をより大きくすることができ、第2回転子部33は円筒形状であるため、第2回転子部33の回転角度が変化しても、軸支持力が発生する方向及び大きさに脈動が生じることがない。この結果、第1回転子部32おける軸支持力の低下及び軸支持力の脈動を軽減できる。
【0056】
なお、図示の例では、L1>L2としたが、L1及びL2はベアリングレスモータの使用目的に応じて適宜変更される。
【0057】
図5は、回転子の他の実施形態を示す斜視図である。図5に示された回転子は、図1に関連して説明した回転子31とはその構造が異なるため、参照番号41を付す。なお、図1に示す回転子31と同一の構成要素について同一の参照番号を付す。図5において、第1回転子部はその構造が図1で説明した第1回転子部32と異なるので、ここでは参照番号42を付す。図5において、第1回転子部42は、円筒形状の回転子鉄心42aを有している。回転子鉄心42aは、例えば、ケイ素鋼板を積層している。
【0058】
図5において、回転子鉄心42aの表面には、複数の永久磁石42bが回転子鉄心42aの表面全体を覆うようにして貼り付けられている。図5では、合計8つの永久磁石42bが回転子鉄心42aの表面に貼り付けられ、隣接する永久磁石42bの表面は互いに異なる磁極となっている。
【0059】
図1で説明した第1回転子部32はコンシクエントポール型回転子であったが、図5に示す第1回転子部42は、永久磁石42bを回転子鉄心42aの表面に貼り付けた構造であるため(つまり、鉄心突極が形成されていないため(SPM構造の回転子であるため))、第1回転子部42においては磁気支持力が発生しない。すなわち、図5に示す第1回転子部42ではトルクの発生のみが行われる結果、コンシクエントポール型回転子に比較して、より大きなトルクを発生することができる。
【0060】
なお、図5においては、第1回転子部42の極数は8極であるが、極数は、1、2、3、4、5、6、などの整数であればよく、コンシクエントポール型回転子では、回転に伴う軸支持力の発生の脈動を低減するため、極数は6極以上であることが必要であるが、軸支持力は第2回転子部33(支持力発生回転子)で発生するため、図5に示す回転子41においては、第1回転子部42の極数は自由である。
【0061】
又、軸支持巻線と第1回転子部42(トルク発生回転子)との相互作用によって電磁力が発生する恐れがあるが、厚い永久磁石42bを用いればこの点を軽減することができる。そして、第2回転子部33(支持力発生回転子)の割合を大きくすれば(つまり、L2>L1)、相対的に電磁力を低減するので問題ない。
【0062】
図6を参照すると、ここでは、図15で説明したように、回転軸11に2基の第1及び第2回転子51・52を装着した例が示されており、第1及び第2回転子51・52の外側にはそれぞれ第1及び第2回転子51・52を囲むようにして、空隙をおいて第1及び第2固定子鉄心53・54が配設されている。そして、第1及び第2固定子鉄心53・54には、それぞれ固定子巻線(トルク発生用巻線、軸支持力発生用巻線、CEはコイルエンドを示す)53a及び54aが装着され、第1及び第2固定子鉄心53・54の間には、固定子間の永久磁石58が配設されている。固定子間の永久磁石58によって軸方向の磁束を発生する。
【0063】
一方、2基の第1及び第2回転子51・52は、図1で説明した回転子又は図5で説明した回転子を用いており、2基の第1及び第2回転子51・52は、ともに第1及び第2回転子部55・56を有している。そして、2基の第1及び第2回転子51・52の間には、回転子間の永久磁石57が配設され、回転子間の永久磁石57によって、2基の第1及び第2回転子51・52を軸方向に磁化している。
【0064】
なお、この回転子間の永久磁石57を省略して、固定子間の永久磁石58のみとしてもよく、固定子間の永久磁石58を省略して回転子間の永久磁石57だけとしてもよい。ここで、固定子間の永久磁石58、及び回転子間の永久磁石57の各々は、磁束発生部である。
【0065】
図示の例では、第1固定子鉄心53(又は第2固定子鉄心54)の軸方向長さLs<第1回転子51(又は第2回転子52)の軸方向長さLrであるが、回転子の軸方向長さLrと固定子の軸方向長さLsは等しくても等しくなくてもよい。なお、2基の第1及び第2固定子鉄心53・54間のコイルエンド(CE)については、2基の第1及び第2固定子鉄心53・54を跨ってコイルを巻回するようにすれば省略可能である。
【0066】
図6に示す例では、2基の第1及び第2回転子51・52を用いているから、第1回転子51によって図中左端のラジアル方向(径方向)2軸、第2回転子52によって図中右端のラジアル方向2軸を能動的に制御することができる。
【0067】
図示していないが、通常の4軸能動制御ベアリングレスモータと同様に、回転軸の変位を検出するか又は回転軸の変位を推定する電子回路によって回転軸の変位を得て、この変位に応じてコントローラによってダンピング力を与える電流を算出し、軸支持巻線又は兼用巻線に電流を供給する。このように、回転軸の変位をフィードバック制御するようにすれば、4軸能動制御型ベアリングレスモータを構成することができる。
【0068】
なお、図6では、2基の第1及び第2固定子鉄心53・54などは簡略化のため上半分(一部分)だけが示されているが、前述のように、2基の第1及び第2固定子鉄心53・54は、2基の第1及び第2回転子51・52を囲むように配設されている。又、図6では、2基の第1及び第2回転子51・52が回転軸11に挿通された例が示されているが、コンシクエントポール型ベアリングレスモータとして回転子が一つだけであってもよく、2軸能動制御型とするようにしてもよい。又、このベアリングレスモータは、回転子が固定子の外部に構成されるアウターロータ構造のモータを含んでよく、固定子と回転子とが対面するディスク型構造のモータを含んでよい。
【0069】
図7は、図6で説明した例の変形例を示す断面図であり、図7において図6に示す例と同一の構成要素については同一の参照番号を付す。図7に示す例では、第2回転子部61は、その軸方向長さLr2が第1回転子51の軸方向長さLr1に比べて十分短く、第2回転子部61は、軸支持力発生の単機能だけを有している。例えば、第2回転子部61を、磁性体の円盤として、受動型磁気軸受とする。なお、図7に示す例では、回転子間に永久磁石57を配置してもよい(図6参照)。
【0070】
受動型磁気軸受の効果については、例えば、浅見和由、千葉明、星野健、中島厚「2軸制御フライホイール用ベアリングレスモータ」日本航空宇宙学会 第48回宇宙科学技術連合講演会講演集1F07 pp.411−416 2004.11.4−6 フェニックスプラザ 福井、に記載されている。
【0071】
又、図7に示すように、図6で説明した第2固定子鉄心54に対応する第2固定子鉄心62は、第1固定子鉄心53の軸方向長さに比べて十分短くされており、第2固定子鉄心62と第2回転子部61とは対向している。そして、第2固定子鉄心62の軸方向長さは第2回転子部61の軸方向長さよりも長い。
【0072】
図8も参照すると、図7に示す例では、固定子間の永久磁石58は第2固定子鉄心62側がN極に着磁されているから、第2固定子鉄心62の先端にはN極が現れ、第2回転子部61の表面にはS極が現れることになる。前述したように、第2固定子鉄心62の軸方向長さは第2回転子部61の軸方向長さよりも長いから、第2固定子鉄心62からの磁力線は第2回転子部61に集中することになり、あたかも第2回転子部61付近では磁束密度が大きくなる。
【0073】
この結果、回転軸11が図8において破線矢印で示す方向に動くと、図中左側において磁力線が曲がる(歪む)ことになって、図中実線矢印Fで示す方向に力が作用し、回転軸11は元の位置に戻されることになる。
【0074】
更に、図7に二重丸で示すように、第1固定子鉄心53及び第2固定子鉄心62間に巻線63を配設して、軸方向の磁束量を電流によって制御するようにすれば、スラスト方向の力を発生することができ、能動的にスラスト方向の変位を制御することができる。又、別途、スラスト軸受を配置してもよい。図8においては、第2回転子部61である円盤が一つだけ示されているが、複数の円盤を多段に構成するようにしてもよい。この際、第2回転子部61と第2固定子鉄心62とは対向するように配置される。
【0075】
図9は、固定子鉄心71に永久磁石72(この永久磁石72は、図7に示す固定子間の永久磁石58に対応するものである)を配設する例を示す図であり、図9は軸方向から固定子73を見た図である。固定子鉄心71は固定子突部(固定子鉄心歯)71aとヨーク71bとを有し、固定子鉄心歯71aは所定の角度間隔をおいて形成されている。固定子鉄心歯71aの根元において、ヨーク71bには永久磁石72が配設されている(つまり、固定子鉄心歯71aに対応してヨーク71bには凹部が形成され、この凹部に永久磁石72が配設されている)。
【0076】
通常、固定子においては、ヨーク全体を覆うように、円筒形状の永久磁石をヨークに配設するが、円筒形状の永久磁石を成形するよりも直方体形状の永久磁石を成形するほうが容易である。このため、図9に示すように、固定子鉄心歯71aの根においてヨーク71bに永久磁石72を配設するようにすれば、直方体状の永久磁石72を配設して、しかも使用する永久磁石の量を最適に調整することができる。
【0077】
図10は固定子鉄心歯71aの根元において、ヨーク71bに形成された凹部底面側にテーパーが施されている。このようにテーパー74を施せば、凹部の容積が実質的に大きくなり、より大きな永久磁石72を使用することができる。
【0078】
図11は固定子鉄心歯71aの根元において、ヨーク71bに形成される凹部を四角状(例えば、直方体状)としたものであり、容易に四角状(直方体形状)の永久磁石72をヨーク71bに配設することができる。
【0079】
図12は隣接する2の固定子鉄心歯71aの根元に亘って、ヨーク71bに凹部を形成し、この凹部に永久磁石72を配設した例であり、この例では、固定子鉄心歯71aにおける磁気的飽和を軽減できるばかりでなく(つまり、磁気抵抗を低減して有効に磁束を発生できるばかりでなく)、より大きな永久磁石72を配設することができる。
【0080】
図13は、図6で示された2基の第1及び第2回転子51・52を備える回転子とは異なる構成を有する2基の第1及び第2回転子31a・31bを備える回転子81の斜視図である。図13を参照すると、回転子81は、2基の第1及び第2回転子31a・31bを同軸的に配置している。第1回転子31a及び第2回転子31bは、コンシクエントポール型回転子である第1回転子部32と、第1回転子部32に連設して軸支持力を発生する第2回転子部33とで構成されている(図1参照)。ここで、第1及び第2回転子31a・31bは、図1に示された回転子31と構造的には同じであるが、説明の便宜を図るため符号を変えて区別した。
【0081】
図13に示されるように、回転子81は、第1回転子31aの第1回転子部32と第2回転子31bの第1回転子部32とを相反する向きに配置している。第1回転子31aの第1回転子部32に装着された永久磁石32bは、固定子に対向する径方向がS極に着磁されている。一方、第2回転子31bの第1回転子部32に装着された永久磁石32bは、固定子に対向する径方向がN極に着磁されている。図13に示された実施の形態では、第1回転子31a及び第2回転子31bには、永久磁石32bを各々4つ配置しているが、永久磁石32bは一つ以上の整数で配置すればよい。
【0082】
図13において、第1回転子31aの第1回転子部32は、第1の鉄心突極部32cと永久磁石32bが装着される第1の鉄心凹部32eとが交互に均等に分割配置されている。同様に、第2回転子31bの第1回転子部32は、第2の鉄心突極部32cと永久磁石32bが装着される第2の鉄心凹部32eとが交互に均等に分割配置されている。
【0083】
図13において、第1の鉄心突極部32cと第1の鉄心凹部32eとは、繰り返す第1周期を有している。又、第2の鉄心突極部32cと第2の鉄心凹部32eとは、前記第1周期と同じに繰り返す第2周期を有している。そして、第1回転子31aと第2回転子31bとは、前記第1周期の位相と前記第2周期の位相と重なるように、又は相互の位相が僅かにずれるように配置されている。
【0084】
図14は、図13に示された回転子81を用いたベアリングレス回転機の斜視図であり、鉄心突極部32cを断面で示している。図14において、図6と同様に、第1及び第2回転子31a・31bの外側にはそれぞれ第1及び第2回転子31a・31bを囲むようにして、空隙をおいて第1及び第2固定子鉄心81a・81bが配設されている。又、第1及び第2固定子鉄心81a・81bの間には、固定子間の永久磁石82が配設されている。固定子間の永久磁石82によって軸方向のスラスト磁束Ψを発生できる。なお、第1及び第2回転子31a・31b間の永久磁石は、図示を省略している。
【0085】
図13及び図14を参照すると、図15に示された従来のベアリングレス回転機のように、一方の回転子における鉄心突極部と鉄心凹部との繰り返し周期は、他方の回転子における鉄心突極部と鉄心凹部との繰り返し周期と半ピッチ相違する必要がないことがわかる。
【0086】
図14に示された回転電気機械は、第1回転子31aの位相と第2回転子31bの位相とが重なるように配置しているので、第1及び第2回転子部32・33によってそれぞれ径方向(ラジアル方向)2軸を能動的に制御できるという効果に加え、相互の位相を僅かにずらして配置することにより、脈動を低減する効果がある。
【0087】
なお、上述の実施の形態では、第1回転子部がコンシクエントポール型又はSPM構造である例について説明したが、第1回転子部の構造は、円筒永久磁石構造、ハルバッハ構造、表面貼り付け型永久磁石構造、インセット型永久磁石構造、ホモポーラ型、IPM型(永久磁石内蔵型)、誘導機型(回転磁界により回転子に構成された銅、アルミニウムなどの導体に誘導電流が流れ、トルクを発生するもの)、又はリラクタンス型などを採用することができる。
【0088】
言い換えると、回転子の一部を軸支持力のみを発生する第2回転子部とすると、トルクを発生する回転子部分(第1回転子部)における軸支持力の発生を少なくしてもよい。むしろ、軸支持力が少なくなってもトルクが効果的に発生するようしたほうがよい。このため、第1回転子部には上述の各種回転機構造を適用することができる。
【0089】
更に、実施の形態で説明したベアリングレス回転機は、例えば、マイクロガスタービンなどの発電機、フライホイール電動発電機、ポンプ、血液ポンプ、ブロワ、コンプレッサの駆動、エアコン、家電製品、コンピュータ用機器の駆動、自動車のターボ発電電動機、バイオリアクタ、半導体製造機器、真空容器内の電動機、特殊ガス中、又は液体中の電動機に用いられ、コントローラによって制御されることになる。
【Technical field】
[0001]
  The present invention relates to a rotating electric machine such as an electric motor (motor). In particular, the present invention relates to a so-called bearingless rotating machine that supports a rotor (rotor) with magnetic force and eliminates the need for a mechanical bearing such as a bearing.
[Background]
[0002]
  In general, there is an increasing demand for higher speed and higher output for an electric motor (motor) that is one of rotating electric machines used in machine tools, turbo molecular pumps, flywheels, and the like. So-called magnetic bearings are sometimes applied to solve problems such as limitations and maintenance.
[0003]
  A rotating electrical machine using magnetic bearings is called a bearingless rotating machine, and in such a bearingless rotating machine, there is one in which a magnetic bearing function and a motor function are realized by a single rotating electrical machine. . For example, Tadashi Fukao (President of the Institute of Electrical Engineers of 2003, Professor Emeritus of Tokyo Institute of Technology), Akira Chiba (Professor of Tokyo University of Science), “Bearingless Motor” Journal of the Institute of Electrical Engineers of Japan vol. 117, no. 9, PP. 612-615, 1997, and the book A. Chiba, T .; Fukao, O .; Ichikawa, M .; Oshima, M .; Takemoto and D.H. G. This is described in Dorrell, “Magnetic Bearings and Bearing Drives”, Elsevier Newness Press, ISBN 0-7506-5727-8, 2005, and the like.
[0004]
  In the bearingless rotating machine described in the above-mentioned document, the electromagnetic force in the biaxial direction of x and y in the radial direction and the torque for rotation are generated. Three-phase windings are provided, and a separate winding group is required to generate a radial electromagnetic force (this separate winding group is called a support winding). And a bearingless rotating machine implement | achieves a bearing function magnetically (in other words, implement | achieves the damping function of the main axis | shaft of a rotary electric machine).
[0005]
  Use of such bearingless rotating machines is expanding to pumps for semiconductor manufacturing equipment. When a bearingless rotating machine is used for a pump for semiconductor manufacturing equipment, the gap length between the rotor and the stator is designed to be larger than that of a normal rotating machine, and both torque and magnetic support force tend to decrease. .
[0006]
  In other words, in bearingless rotating machines used in chemical plants, the surfaces of the stator and rotor must be covered with partition walls, and the partition walls are made of Teflon (registered trademark) resin to maintain chemical resistance. There is a need to. For this reason, it is unavoidably necessary to increase the magnetic gap length between the stator core and the rotor core.
[0007]
  Furthermore, since a permanent magnet is used in the bearingless rotating machine, the attractive force at the time of eccentricity when the power is turned off is large. For this reason, it is necessary to start by generating an active (magnetic) supporting force larger than the attractive force of the permanent magnet. Thus, in the bearingless rotating machine, since the gap length is large, it is necessary to increase the magnetic support force.
[0008]
  On the other hand, the inventors have proposed a bearingless rotating machine described in Patent Document 1 having a large magnetic support force. FIG. 15 is a diagram showing a bearingless rotating machine described in Patent Document 1. As shown in FIG. In FIG. 15, the bearingless rotating machine has a rotating shaft (main shaft) 11, and two rotors 12 a and 12 b are coaxially mounted on the rotating shaft 11.
[0009]
  In FIG. 15, the repetition period of the protrusion 13a and the recessed part 13b in the rotor 12a is different from the repetition period of the protrusion 14a and the recessed part 14b in the rotor 12b by a half pitch. Two stators 15a and 15b are disposed outside the two rotors 12a and 12b so as to surround the two rotors 12a and 12b, respectively.
[0010]
  The two stators 15a and 15b have a radial force generating winding to which a current controlled by a current controller 16 is applied, and a torque generating winding to which a current controlled by a torque current controller 17 is applied. Lines are provided. A winding 18 used as a magnetomotive force generating means is mounted between the stator 15a and the stator 15b. A direct current is applied to the winding 18 to excite the two rotors 12a and 12b in the axial direction.
[0011]
  When the two rotors 12a and 12b and the two stators 15a and 5b are arranged in tandem in the axial direction across the winding 18 that excites the rotor in the axial direction, the two stators 15a and 15b It is desirable to arrange a magnetic casing 19 or the like that magnetically connects the outer peripheral portions of the magnetic body 15b (stator core). A permanent magnet or the like may be arranged instead of the casing 19 that connects the winding 18 and the outer periphery of the two stator cores.
[0012]
  Permanent magnets 20a and 20b are attached to the two rotors 12a and 12b at predetermined intervals along the circumferential direction, respectively. In FIG. 15, the polarities of the outer surfaces of the permanent magnets 20a in the rotor 12a are all N poles, and the polarities of the outer surfaces of the permanent magnets 20b in the rotor 12b are all S poles. In the two rotors 12a and 12b, the magnetic poles of the permanent magnets 20a and 20b are arranged so as to be shifted from each other by a half pitch. For example, if the number of magnetic poles of the two rotors 12a and 12b is 8 respectively, the circumferential position where the permanent magnets 20a and 20b are arranged differs by 45 degrees depending on the mechanical angle.
[0013]
  In the bearingless rotating machine shown in FIG. 15, the displacements of the total four axes in the radial direction of the two rotors 12a and 12b are detected by the radial position detectors 21a and 21b. Position data output from the pair of radial position detectors 21 a and 21 b is input to the position controller 23. The position controller 23 compares the radial displacement of the rotor indicated by the position data with the position command value and corrects the two rotors 12a and 12b to the positions indicated by the position command value. The current value of the winding 22 is calculated.
[0014]
  In FIG. 15, only the position control device for two radial axes of the two rotors is shown, and the position control device for two radial axes of the other rotor is omitted. ing.
[0015]
  A rotation angle detector 24 for detecting a rotation angle, such as a rotary encoder, and a rotation speed detector 25 for detecting the rotation speed are attached to the rotary shaft 11 and fed back to the motor controller 26 to drive as a synchronous motor. When driving the above-described bearingless rotating machine, the winding 18 for exciting the two rotors 12a and 12b arranged between the two stators in the axial direction is used for the core magnetic pole portion of the rotor. Change the magnetic flux. As a result, the induced electromotive force and power factor of the torque generating winding are adjusted, and the four radial directions of the rotor are supported in a non-contact manner and torque is generated.
[Patent Document 1]
JP-A-10-150755
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0016]
  By the way, the bearingless rotating machine described in Patent Document 1 has advantages such as the generation of a large magnetic supporting force for the current and the need for detecting the rotation angle at the time of control. Thus, the gap length of the rotor is large, and if this gap length becomes long, sufficient magnetic support force cannot be obtained. In addition, if the magnetic support force is not sufficient, the magnetic support force depends on the rotation angle of the rotor, so that there is a problem that it is not necessary to detect the rotation angle.
[0017]
  The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to obtain a sufficient shaft support force (magnetic support force) even when the gap length of the rotor is large. An object is to provide a rotating electrical machine.
[Means for Solving the Problems]
[0018]
  (1) A rotary electric machine including a rotor and a stator, wherein the rotor includes a first rotor portion that generates torque or torque and supporting force, and a second rotor that generates supporting force. And the stator includes magnetomotive force generating means for generating radial force and torque with respect to the rotor, and the first rotor portion and the second rotor portion are: A rotating electrical machine characterized by being arranged in tandem.
[0019]
  (2) The first rotor portion includes a first rotor core and a permanent magnet mounted on the first rotor core or an induction conductor through which an induction current flows, and the second rotor portion is The rotary electric machine according to (1), further comprising a second rotor iron core.
[0020]
  (3) The rotating electric machine according to (2), wherein the first rotor portion has a contiguous pole structure.
[0021]
  (4) A plurality of the permanent magnets in the first rotor portion are provided, the first rotor core is cylindrical, and the permanent magnets are mounted on the surface or inside of the first rotor core and adjacent to each other. The rotating electric machine according to (2), wherein the outer surface in the radial direction of the permanent magnet is a different magnetic pole.
[0022]
  (5) The stator includes a first stator core and a second stator core, and the rotor includes a first rotor and a first stator corresponding to the first stator core and the second stator core, respectively. The first rotor and the second rotor each have a first rotor part and a second rotor part, and the first stator core and the second stator core are provided. And between the first rotor and the second rotor, a magnetic flux generating section that generates a magnetic flux in the axial direction is disposed on at least one of the first rotor and the second rotor (1) to ( 4) The rotating electrical machine according to any one of the above.
[0023]
  (6) The axial thicknesses of the first rotor and the second rotor are thicker than the axial thicknesses of the first stator core and the second stator core, respectively. 5) The rotating electrical machine described above.
[0024]
  (7) The stator includes a first stator core and a second stator core, and the rotor includes a first rotor and a second stator core respectively corresponding to the first stator core and the second stator core. Two rotors, the first rotor has the first rotor part and the second rotor part, the second rotor has the second rotor part, and the first rotor Between the stator core and the second stator core, and between the first rotor and the second rotor, a magnetic flux generator that generates a magnetic flux in the axial direction is disposed at least on one side. The rotating electrical machine according to any one of (1) to (4).
[0025]
  (8) The rotating electric machine according to (7), wherein an axial thickness of the second stator core is thicker than an axial thickness of the second rotor.
[0026]
  (9) The rotating electric machine according to (8), wherein the axial thickness of the first rotor is thicker than the axial thickness of the second rotor.
[0027]
  (10) In the first rotor portion of the first rotor, a first iron core salient pole portion and a first iron core concave portion to which a permanent magnet is attached are alternately and equally divided, and the second rotor is arranged. In the first rotor portion, the second core salient pole portion and the second core recess portion to which the permanent magnet is attached are alternately and equally divided, and the first core salient pole portion and the first core recess portion are arranged. Has a first cycle that repeats, and the second core salient pole portion and the second core recess have a second cycle that repeats the same as the first cycle, and the first rotor and the second The two-rotor is arranged so as to overlap the phase of the first period and the phase of the second period, or so that the mutual phases are slightly shifted from each other. machine.
[0028]
  (11) The rotor includes an outer rotor structure configured outside the stator, the rotor includes an inner rotor structure configured inside the stator, and the stator and the rotor include The rotating electrical machine according to any one of (1) to (9), including a disk-type structure facing each other.
【The invention's effect】
[0029]
  In the rotary electric machine according to the invention of (1), since the rotor has the second rotor portion that effectively generates the shaft support force, the shaft support force can be increased with respect to the drive current. The angular pulsation of the supporting force can be reduced. As a result, there is an effect that a sufficient shaft support force (magnetic support force) can be obtained even when the gap length of the rotor is large.
[0030]
  The rotating electrical machine according to the invention of (2) has a first rotor portion having a first rotor core and a permanent magnet mounted on the first rotor core or an induction conductor through which an induced current flows, and a second rotor. Since the part has the second rotor core, the torque can be effectively generated by the first rotor part, and the shaft support force can be effectively generated by the second rotor part.
[0031]
  The rotating electrical machine according to the invention of (3) has an effect that the torque and the shaft supporting force can be effectively generated because the first rotor portion has a contiguous pole structure.
[0032]
  In the rotating electrical machine according to the invention of (4), the first rotor portion is provided with a plurality of permanent magnets, the first rotor core is formed in a cylindrical shape, and the permanent magnet is mounted on or inside the first rotor core. Since the radially outer surfaces of the permanent magnets adjacent to each other are made to be different magnetic poles, the first rotor portion only generates torque, and the second rotor portion can obtain the shaft support force. is there.
[0033]
  In the rotating electrical machine according to the invention of (5), the stator includes first and second stator cores, and the rotor includes first and second rotors corresponding to the first and second stator cores. Each of the first and second rotors has first and second rotor portions, and is between the first stator core and the second stator core and between the first rotor and the second rotor. Since a magnetic flux generator that generates a magnetic flux in the axial direction is disposed in at least one of them, the effect that the two radial (radial directions) axes can be actively controlled by the first and second rotor parts, respectively. There is.
[0034]
  In the rotary electric machine according to the invention of (6), since the axial thicknesses of the first and second rotors are larger than the axial thicknesses of the first and second stator cores, respectively, the gap length is large. In this case, even if a large amount of fringing magnetic flux is generated in the axial direction, since the thickness (axial length) of the first and second rotor parts is long, the fringing magnetic flux can be effectively used to generate torque and shaft support force. There is an effect.
[0035]
  In the rotating electrical machine according to the invention of (7), the stator includes first and second stator cores, and the rotor includes first and second rotors corresponding to the first and second stator cores. The first rotor has first and second rotor parts, the second rotor has a second rotor part, between the first stator core and the second stator core, and Between the first rotor and the second rotor, a magnetic flux generator that generates a magnetic flux in the axial direction is disposed on at least one of the first and second rotors, so that there is an effect that control is possible not only in the radial direction but also in the thrust direction. .
[0036]
  The rotating electrical machine according to the invention of (8) has an effect that the displacement in the thrust direction can be braked because the axial thickness of the second stator core is made thicker than the axial thickness of the second rotor. .
[0037]
  In the rotary electric machine according to the invention of (9), since the axial thickness of the first rotor is made larger than the axial thickness of the second rotor, torque is effectively generated and the thrust rotor is moved in the thrust direction. There is an effect that the displacement can be braked.
[0038]
  Since the rotating electrical machine according to the invention of (10) is arranged so that the phase of the first rotor and the phase of the second rotor overlap each other, the radial direction (radial direction) by the first and second rotor portions, respectively. ) In addition to the effect that the two axes can be actively controlled, there is an effect of reducing pulsation by arranging the phases slightly shifted from each other.
[0039]
  The rotating electrical machine according to the invention of (1) includes an outer rotor structure in which the rotor is configured outside the stator, and includes an inner rotor structure in which the rotor is configured inside the stator, and the stator and the rotor Since the disk-type structure facing each other is included, there is an effect that the application range is wide.
[0040]
  The rotating electrical machine according to the present invention has an effect that a sufficient shaft supporting force can be generated even when the gap length is large.
[Brief description of the drawings]
[0041]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a rotor used in a bearingless motor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a rotor according to the embodiment.
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a principle of generating a shaft support force of a bearingless motor according to the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating the principle of generating a shaft support force of a bearingless motor according to the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing another example of the structure of the rotor used in the bearingless motor which is an example of the rotating electric machine according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing four-axis active control in a bearingless motor which is an example of a rotating electric machine according to an embodiment of the present invention.
7 is a longitudinal sectional view showing a modification of FIG.
8 is a longitudinal sectional view for explaining displacement braking of a rotating shaft in FIG. 7. FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a first example of the arrangement of stator core teeth and permanent magnets in a bearingless motor which is an example of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a second example of the arrangement of stator core teeth and permanent magnets in a bearingless motor that is an example of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a third example of the arrangement of stator core teeth and permanent magnets in a bearingless motor which is an example of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a fourth example of the arrangement of stator core teeth and permanent magnets in a bearingless motor that is an example of the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention.
13 is a perspective view illustrating another example of a rotor including two rotors having a configuration different from that of the rotor including two rotors illustrated in FIG. 6. FIG.
14 is a perspective view of a bearingless rotating machine that is an example of a rotating electric machine according to an embodiment of the present invention using the rotor shown in FIG. 13, and shows a core salient pole part in section.
FIG. 15 is a perspective view for explaining a conventional bearingless motor.
[Explanation of symbols]
[0042]
  11 Rotating shaft (spindle)
  31 ・ 41 ・ 81 Rotor
  32, 42, 55 1st rotor part
  33, 56, 61 Second rotor part
  32a, 42a Rotor core
  32b ・ 42b ・ 72 Permanent magnet
  32c Iron core salient pole
  32d rotor yoke
  32e Iron core recess
  51 First rotor
  52 Second rotor
  53 First stator core
  53a ・ 54a Stator winding
  54.62 2nd stator core
  73 Stator
  57 Permanent magnet between rotors
  58 ・ 82 Permanent magnet between stators
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0043]
  A bearingless motor, which is an example of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention, will be described below with reference to the drawings. Here, since the structure of the rotor is different from the two rotors 12a and 12b described in FIG. The overall configuration of the brushless motor is the same as that shown in FIG.
[0044]
  FIG. 1 is a perspective view showing an example of a rotor 31 used in a bearingless motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the rotor 31 shown in FIG. 1 and 2, the rotor 31 has first and second rotor portions 32 and 33, and the first and second rotor portions 32 and 33 are coaxially arranged at the center thereof. A rotating shaft (main shaft) 11 is inserted. The first and second rotor portions 32 and 33 are arranged in tandem on the rotating shaft 11 (the rotating shaft 11 is omitted in FIG. 1).
[0045]
  In FIG. 1, the 1st rotor part 32 has the permanent magnet 32b with which the predetermined | prescribed space | interval was mounted | worn along the circumferential direction of the rotor core 32a. In the embodiment of FIG. 1, four permanent magnets 32b are mounted. In the embodiment of FIG. 1, all the polarities of the outer surface of the permanent magnet 32b are N poles. The rotor core 32a is formed by stacking, for example, silicon steel plates punched out like salient poles, and a permanent magnet 32b is fixed to a recess formed in the rotor core 32a. As described above, the permanent magnet 32b is magnetized in the same direction (N pole in the example of FIG. 1) on the outer side (outer surface).
[0046]
  As a result, magnetic flux is generated from the outside of the permanent magnet 32b, passes through the stator (not shown) through the gap, passes through the gap again, and returns to the core salient pole portion 32c which is a part of the rotor core 32a. Further, it returns to the inside of the permanent magnet 32b through the rotor yoke 32d which is a part of the rotor core 32a.
[0047]
  For this reason, the iron core salient pole portion 32c is magnetized to the opposite pole (in this case, the S pole) to the permanent magnet 32b, and constitutes an 8-pole rotor (such a rotor is a continuous pole type). That is, in the illustrated example, the first rotor portion 32 is a continuous pole type rotor). Then, torque is generated by interaction with an 8-pole motor winding (torque generating winding) provided on the stator. Further, a radial force (shaft support force) is generated by interaction with a two-pole shaft support winding (radial force generating winding) provided on the stator. That is, the stator includes an electric motor winding and a shaft support winding that are magnetomotive force generating means for generating radial force and torque with respect to the rotor 31.
[0048]
  Next, the generation principle of the shaft support force in the first rotor portion 32 will be described with reference to FIG. 3 and FIG. 4. FIG. 3, the pole field magnetic flux Ψ by the permanent magnet 32b.8mAnd 2-pole shaft support winding Ns2β1Current is2β1To support the shaft support magnetic flux Ψs2β1Will occur. Ψs2β1Passes through the core part between the magnets having a small magnetic resistance, and escapes from the lower side of the rotor to the upper side.
[0049]
  As a result, in the gap above the rotor, Ψ8mAnd Ψs2β1Strengthen each other and weaken each other in the lower gap, and the rotor (first rotor portion 32) has a shaft support force F in the positive direction of the β axis, which is the sparse to dense direction of the magnetic flux.βWill occur.
[0050]
  Similarly in FIG. 4 where the rotation angle θ = 45 deg, Ns2β1Current i equal tos2β1, The shaft support force F of the same magnitude as the β axis positive directionβWill occur. Therefore, the shaft support force is constant regardless of the rotation angle θ and can be controlled by a direct current.As will be described later, strictly speaking, the shaft support force F β Slightly pulsates as the rotor rotates.
[0051]
  By the way, in the 1st rotor part 32, ie, a continuous pole type | mold rotor, since the magnetic pole by the permanent magnet 32b and an iron core pole exist, in fact, the axial support force which generate | occur | produces with rotation of a rotor. The magnitude and direction of (magnetic support force) pulsates, and furthermore, only the iron core pole generates a shaft support force (magnetic support force), so that the shaft support force decreases.
[0052]
  For this reason, in the illustrated example, the second rotor portion 33 is inserted through the rotating shaft 11 after the first rotor portion 32 in order to improve the shaft support force. The second rotor portion 33 is a support force generating rotor. When the axial length (axial thickness) of the first rotor portion 32 is L1, and the axial length of the second rotor portion 33 is L2, L1. > L2. Here, the first rotor portion 32 is sometimes called a torque generating rotor. However, as described above, the first rotor portion 32 is a continuous pole type rotor, and thus not only generates torque. Also, support force is generated.
[0053]
  The second rotor portion 33 generates an electromagnetic force by interaction with a current flowing in a radial force generating winding (shaft supporting winding) or a supporting force / torque generating winding wound around the stator. To do. When the first rotor portion 32 is a continuous pole type or a homopolar type, for example, a rotor having a cylindrical shape formed by laminating disk-shaped silicon steel plates in the axial direction is used as the second rotor portion 33. The second rotor portion 33 is excited to the same polarity as the iron core pole of the first rotor portion 32 by a permanent magnet 32b or a field winding. In the illustrated example, the second rotor portion 33 is excited to the S pole.
[0054]
  As a result, the second rotor portion 33 generates a shaft support force in the same manner as the support force generation principle described for the first rotor portion 32 described above. As a result of the cylindrical shape of the second rotor portion 33, the shaft support force does not pulsate in the magnitude and direction of the electromagnetic force. Furthermore, as a result of the absence of permanent magnets in the second rotor portion 33, all of the cylindrical shape contributes to the generation of the shaft support force, and the shaft support force can be improved. That is, a sufficient shaft support force can be obtained even when the gap length is large.
[0055]
  In other words, since there is no permanent magnet in the second rotor portion 33, torque is not generated, but the shaft support force can be increased, and the second rotor portion 33 is cylindrical, Even if the rotation angle of the two-rotor portion 33 changes, no pulsation occurs in the direction and magnitude in which the shaft support force is generated. As a result, a decrease in shaft support force and pulsation of the shaft support force in the first rotor portion 32 can be reduced.
[0056]
  In the illustrated example, L1> L2, but L1 and L2 are appropriately changed according to the purpose of use of the bearingless motor.
[0057]
  FIG. 5 is a perspective view showing another embodiment of the rotor. The rotor shown in FIG. 5 has a structure different from that of the rotor 31 described with reference to FIG. In addition, the same reference number is attached | subjected about the component same as the rotor 31 shown in FIG. In FIG. 5, the structure of the first rotor portion is different from that of the first rotor portion 32 described in FIG. In FIG. 5, the first rotor portion 42 has a cylindrical rotor core 42a. The rotor core 42a is formed by stacking, for example, silicon steel plates.
[0058]
  In FIG. 5, a plurality of permanent magnets 42b are attached to the surface of the rotor core 42a so as to cover the entire surface of the rotor core 42a. In FIG. 5, a total of eight permanent magnets 42b are attached to the surface of the rotor core 42a, and the surfaces of the adjacent permanent magnets 42b have different magnetic poles.
[0059]
  The first rotor portion 32 described in FIG. 1 is a continuous pole type rotor, but the first rotor portion 42 shown in FIG. 5 has a structure in which a permanent magnet 42b is attached to the surface of the rotor core 42a. (That is, because the core salient pole is not formed (because it is a rotor having an SPM structure)), no magnetic support force is generated in the first rotor portion 42. That is, only the torque is generated in the first rotor section 42 shown in FIG. 5, and as a result, a larger torque can be generated as compared with the continuous pole type rotor.
[0060]
  In FIG. 5, the number of poles of the first rotor portion 42 is eight, but the number of poles may be an integer such as 1, 2, 3, 4, 5, 6, and the like. In the type rotor, in order to reduce the pulsation of the generation of the shaft support force accompanying the rotation, the number of poles needs to be 6 or more, but the shaft support force is the second rotor portion 33 (support force generation rotation). In the rotor 41 shown in FIG. 5, the number of poles of the first rotor portion 42 is arbitrary.
[0061]
  Further, there is a possibility that electromagnetic force is generated by the interaction between the shaft support winding and the first rotor portion 42 (torque generating rotor), but this point can be reduced by using the thick permanent magnet 42b. And if the ratio of the 2nd rotor part 33 (supporting force generation | occurrence | production rotor) is enlarged (that is, L2> L1), since electromagnetic force is reduced relatively, there is no problem.
[0062]
  Referring to FIG. 6, here, as described in FIG. 15, there is shown an example in which two first and second rotors 51 and 52 are mounted on the rotating shaft 11, and the first and second rotations are shown. First and second stator cores 53 and 54 are disposed outside the cores 51 and 52 so as to surround the first and second rotors 51 and 52, respectively, with a gap. The first and second stator cores 53 and 54 are respectively provided with stator windings 53a and 54a (torque generating windings, shaft supporting force generating windings, CE indicates a coil end), A permanent magnet 58 between the stators is disposed between the first and second stator cores 53 and 54. A permanent magnet 58 between the stators generates an axial magnetic flux.
[0063]
  On the other hand, the two first and second rotors 51 and 52 use the rotor described in FIG. 1 or the rotor described in FIG. 5, and the two first and second rotors 51 and 52. Both have first and second rotor portions 55 and 56. A permanent magnet 57 between the rotors is disposed between the two first and second rotors 51 and 52, and the two first and second rotations are performed by the permanent magnet 57 between the rotors. The children 51 and 52 are magnetized in the axial direction.
[0064]
  The permanent magnets 57 between the rotors may be omitted and only the permanent magnets 58 between the stators may be omitted, or the permanent magnets 58 between the stators may be omitted and only the permanent magnets 57 between the rotors. Here, each of the permanent magnet 58 between the stators and the permanent magnet 57 between the rotors is a magnetic flux generation unit.
[0065]
  In the illustrated example, the axial length Ls of the first stator core 53 (or the second stator core 54) <the axial length Lr of the first rotor 51 (or the second rotor 52). The axial length Lr of the rotor and the axial length Ls of the stator may or may not be equal. In addition, about the coil end (CE) between the two first and second stator cores 53 and 54, the coil is wound across the two first and second stator cores 53 and 54. This can be omitted.
[0066]
  In the example shown in FIG. 6, two first and second rotors 51 and 52 are used. Therefore, the first rotor 51 has two left and right rotors in the radial direction (radial direction) in the drawing. Therefore, the two radial axes at the right end in the figure can be actively controlled.
[0067]
  Although not shown, in the same manner as a normal 4-axis active control bearingless motor, the displacement of the rotating shaft is obtained by an electronic circuit that detects the displacement of the rotating shaft or estimates the displacement of the rotating shaft, and responds to this displacement. The controller then calculates the current that gives the damping force, and supplies the current to the shaft support winding or dual-purpose winding. Thus, if feedback control is performed on the displacement of the rotating shaft, a four-axis active control type bearingless motor can be configured.
[0068]
  In FIG. 6, only the upper half (a part) of the two first and second stator cores 53 and 54 is shown for simplification, but as described above, the two first and second stator cores 53 and 54 are shown. The second stator cores 53 and 54 are disposed so as to surround the two first and second rotors 51 and 52. In addition, FIG. 6 shows an example in which two first and second rotors 51 and 52 are inserted through the rotating shaft 11, but a single rotor is used as a continuous pole type bearingless motor. There may be a two-axis active control type. The bearingless motor may include an outer rotor structure motor in which the rotor is configured outside the stator, and may include a disk type motor in which the stator and the rotor face each other.
[0069]
  7 is a cross-sectional view showing a modification of the example described with reference to FIG. 6. In FIG. 7, the same components as those in the example shown in FIG. In the example shown in FIG. 7, the second rotor portion 61 has an axial length Lr2 that is sufficiently shorter than the axial length Lr1 of the first rotor 51, and the second rotor portion 61 has an axial support force. Has only a single function of generation. For example, the second rotor portion 61 is a passive magnetic bearing as a magnetic disk. In addition, in the example shown in FIG. 7, you may arrange | position the permanent magnet 57 between rotors (refer FIG. 6).
[0070]
  Regarding the effects of passive magnetic bearings, for example, Kazuyoshi Asami, Akira Chiba, Ken Hoshino, Atsushi Nakajima “Bearingless Motor for 2-Axis Control Flywheel” The 48th Space Science and Technology Conference Lecture Meeting 1F07 pp. 411-416 2004.11.4-6 Phoenix Plaza Fukui.
[0071]
  Further, as shown in FIG. 7, the second stator core 62 corresponding to the second stator core 54 described in FIG. 6 is sufficiently shorter than the axial length of the first stator core 53. The second stator core 62 and the second rotor portion 61 are opposed to each other. The axial length of the second stator core 62 is longer than the axial length of the second rotor portion 61.
[0072]
  Referring also to FIG. 8, in the example shown in FIG. 7, the permanent magnet 58 between the stators is magnetized to the N pole on the second stator core 62 side. And the S pole appears on the surface of the second rotor portion 61. As described above, since the axial length of the second stator core 62 is longer than the axial length of the second rotor portion 61, the magnetic lines of force from the second stator core 62 are concentrated on the second rotor portion 61. As a result, the magnetic flux density increases in the vicinity of the second rotor portion 61.
[0073]
  As a result, when the rotating shaft 11 moves in the direction indicated by the broken line arrow in FIG. 8, the magnetic field lines are bent (distorted) on the left side in the drawing, and a force acts in the direction indicated by the solid line arrow F in the drawing, 11 is returned to the original position.
[0074]
  Further, as shown by a double circle in FIG. 7, a winding 63 is provided between the first stator core 53 and the second stator core 62 so that the amount of magnetic flux in the axial direction is controlled by current. Thus, a thrust force can be generated, and the displacement in the thrust direction can be actively controlled. In addition, a thrust bearing may be provided separately. In FIG. 8, only one disk as the second rotor portion 61 is shown, but a plurality of disks may be configured in multiple stages. At this time, the second rotor portion 61 and the second stator core 62 are arranged to face each other.
[0075]
  9 is a view showing an example in which a permanent magnet 72 (this permanent magnet 72 corresponds to the permanent magnet 58 between the stators shown in FIG. 7) is disposed on the stator core 71. As shown in FIG. These are the figures which looked at the stator 73 from the axial direction. The stator core 71 has a stator protrusion (stator core teeth) 71a and a yoke 71b, and the stator core teeth 71a are formed at a predetermined angular interval. A permanent magnet 72 is disposed in the yoke 71b at the root of the stator core teeth 71a (that is, a recess is formed in the yoke 71b corresponding to the stator core teeth 71a, and the permanent magnet 72 is provided in the recess. Arranged).
[0076]
  Normally, in a stator, a cylindrical permanent magnet is disposed on the yoke so as to cover the entire yoke, but it is easier to mold a rectangular parallelepiped permanent magnet than to mold a cylindrical permanent magnet. For this reason, as shown in FIG. 9, if the permanent magnet 72 is disposed on the yoke 71b at the root of the stator core tooth 71a, the rectangular permanent magnet 72 is disposed, and the permanent magnet to be used. Can be optimally adjusted.
[0077]
  In FIG. 10, at the base of the stator core tooth 71a, the bottom surface of the recess formed in the yoke 71b is tapered. If the taper 74 is provided in this way, the volume of the recess is substantially increased, and a larger permanent magnet 72 can be used.
[0078]
  FIG. 11 shows that the concave portion formed in the yoke 71b at the base of the stator core teeth 71a has a square shape (for example, a rectangular parallelepiped shape), and the square (rectangular shape) permanent magnet 72 is easily attached to the yoke 71b. It can be arranged.
[0079]
  FIG. 12 is an example in which a concave portion is formed in the yoke 71b over the roots of two adjacent stator core teeth 71a, and a permanent magnet 72 is disposed in the concave portion. In this example, in the stator core teeth 71a, FIG. Not only can magnetic saturation be reduced (that is, not only can the magnetic resistance be reduced to effectively generate magnetic flux), but also a larger permanent magnet 72 can be provided.
[0080]
  FIG. 13 shows a rotor including two first and second rotors 31a and 31b having a different configuration from the rotor including the two first and second rotors 51 and 52 shown in FIG. FIG. Referring to FIG. 13, the rotor 81 has two first and second rotors 31a and 31b arranged coaxially. The first rotor 31a and the second rotor 31b are a first rotor part 32 that is a contiguous pole type rotor, and a second rotor that is connected to the first rotor part 32 and generates a shaft support force. It is comprised with the part 33 (refer FIG. 1). Here, the first and second rotors 31a and 31b are structurally the same as the rotor 31 shown in FIG. 1, but are distinguished by changing the reference numerals for convenience of explanation.
[0081]
  As shown in FIG. 13, in the rotor 81, the first rotor part 32 of the first rotor 31a and the first rotor part 32 of the second rotor 31b are arranged in opposite directions. The permanent magnet 32b attached to the first rotor portion 32 of the first rotor 31a is magnetized in the S-pole in the radial direction facing the stator. On the other hand, the permanent magnet 32b attached to the first rotor portion 32 of the second rotor 31b is magnetized with an N pole in the radial direction facing the stator. In the embodiment shown in FIG. 13, each of the first rotor 31a and the second rotor 31b has four permanent magnets 32b. However, the permanent magnets 32b may be arranged with one or more integers. That's fine.
[0082]
  In FIG. 13, the first rotor portion 32 of the first rotor 31a has first iron core salient pole portions 32c and first iron core recesses 32e on which permanent magnets 32b are mounted alternately and equally divided. Yes. Similarly, in the first rotor portion 32 of the second rotor 31b, the second iron core salient pole portion 32c and the second iron core concave portion 32e to which the permanent magnet 32b is attached are alternately and equally arranged. .
[0083]
  In FIG. 13, the first iron core salient pole portion 32c and the first iron core recess 32e have a first cycle that repeats. The second core salient pole portion 32c and the second core recess 32e have a second period that repeats in the same manner as the first period. The first rotor 31a and the second rotor 31b are arranged so as to overlap the phase of the first period and the phase of the second period, or so that their phases are slightly shifted from each other.
[0084]
  FIG. 14 is a perspective view of a bearingless rotating machine using the rotor 81 shown in FIG. 13, and shows the iron core salient pole portion 32c in cross section. In FIG. 14, as in FIG. 6, the first and second stators 31a and 31b are surrounded by the first and second stators so as to surround the first and second rotors 31a and 31b, respectively. Iron cores 81a and 81b are provided. A permanent magnet 82 between the stators is disposed between the first and second stator cores 81a and 81b. Axial thrust flux Ψ by permanent magnet 82 between the statorssCan be generated. In addition, the permanent magnet between the 1st and 2nd rotor 31a * 31b is abbreviate | omitting illustration.
[0085]
  Referring to FIGS. 13 and 14, as in the conventional bearingless rotating machine shown in FIG. 15, the repetition period of the core salient pole part and the iron core concave part in one rotor is the same as that in the other rotor. It can be seen that there is no need to make a difference between the repetition period and the half pitch between the pole part and the iron core recess.
[0086]
  The rotating electric machine shown in FIG. 14 is arranged so that the phase of the first rotor 31a and the phase of the second rotor 31b overlap each other, so that the first and second rotor portions 32 and 33 respectively In addition to the effect that the two axes in the radial direction (radial direction) can be actively controlled, there is an effect of reducing pulsation by arranging the phases slightly different from each other.
[0087]
  In the above-described embodiment, the example in which the first rotor portion is a contiguous pole type or SPM structure has been described. However, the structure of the first rotor portion may be a cylindrical permanent magnet structure, a Halbach structure, or a surface attachment. Type permanent magnet structure, inset type permanent magnet structure, homopolar type, IPM type (permanent magnet built-in type), induction machine type (inductive current flows through conductors such as copper and aluminum formed in the rotor by a rotating magnetic field, torque Can be employed) or a reluctance type.
[0088]
  In other words, when a part of the rotor is the second rotor part that generates only the shaft support force, the generation of the shaft support force in the rotor part (first rotor part) that generates torque may be reduced. . Rather, it is better to generate torque effectively even if the shaft support force is reduced. For this reason, the above-mentioned various rotating machine structures can be applied to the first rotor portion.
[0089]
  Furthermore, the bearingless rotating machine described in the embodiment includes, for example, a generator such as a micro gas turbine, a flywheel motor generator, a pump, a blood pump, a blower, a compressor drive, an air conditioner, a household appliance, and a computer device. It is used for driving, automobile turbo generator motors, bioreactors, semiconductor manufacturing equipment, motors in vacuum vessels, special gas or liquid motors, and is controlled by the controller.

Claims (4)

回転子と、この回転子に対向して配置され前記回転子へ回転力を発生する巻線と軸支持力を発生する巻線とが配置されている固定子とを備える回転電気機械であって、
鉄心とこの鉄心の外周部に設けられた複数の永久磁石を有する第1回転子部と、鉄心のみから成る第2回転子部とから成り、前記第1回転子部と第2回転子部とが同一外径でかつ一体に形成されている回転子が所定間隔を空けて2個配置され、
前記2個の回転子にはそれぞれに対応して固定子が設けられるとともに、
前記2個の回転子に対応して設けられた固定子の間、及び前記2個の回転子の間に軸支持力を強めるリング状の永久磁石が設けられていることを特徴とする回転電気機械。
A rotary electric machine comprising: a rotor; and a stator disposed opposite to the rotor and generating a rotational force to the rotor and a stator configured to generate a shaft support force. ,
An iron core, a first rotor part having a plurality of permanent magnets provided on the outer periphery of the iron core, and a second rotor part consisting only of the iron core, the first rotor part and the second rotor part, Two rotors having the same outer diameter and integrally formed are arranged at a predetermined interval,
Each of the two rotors is provided with a stator corresponding to each,
Rotating electricity characterized in that a ring-shaped permanent magnet is provided between the stators provided corresponding to the two rotors and between the two rotors to enhance the shaft support force. machine.
前記2個の回転子に対応して設けられた固定子の間、及び前記2個の回転子の間に設けられたリング状の永久磁石は、回転軸方向において互いに逆極性に磁化されていることを特徴とする請求項1に記載の回転電気機械。 The ring-shaped permanent magnets provided between the stators provided corresponding to the two rotors and between the two rotors are magnetized with opposite polarities in the rotation axis direction. The rotating electric machine according to claim 1. 前記鉄心の外周部に設けられた複数の永久磁石は、前記第1回転子部の外周側が同一極性であって、一定の間隔を空けて前記鉄心に埋め込まれて配置されていることを特徴とする請求項1乃至2に記載の回転電気機械。 The plurality of permanent magnets provided on the outer peripheral part of the iron core are arranged such that the outer peripheral side of the first rotor part has the same polarity and is embedded in the iron core with a certain interval. The rotary electric machine according to claim 1 or 2 . 前記鉄心の外周部に設けられた複数の永久磁石は、前記第2回転子部の外周側の極性を交互に異ならせるとともに隣接してリングを形成するように配置されていることを特徴とする請求項1乃至2に記載の回転電気機械。 The plurality of permanent magnets provided on the outer peripheral portion of the iron core are arranged so as to alternately change the polarities on the outer peripheral side of the second rotor portion and to form adjacent rings. The rotary electric machine according to claim 1 or 2 .
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